日本地震与火山喷发预报观测研究5年计划(2009—2014)的基本方针和实施内容＊

刘江斌 卢振恒

1)江苏省淮安地震台,淮安 223001

2)中国地震台网中心,北京 100045

日本地震与火山喷发预报观测研究5年计划(2009—2014)的基本方针和实施内容＊

刘江斌1)卢振恒2)

1)江苏省淮安地震台,淮安 223001

2)中国地震台网中心,北京 100045

2008年7月17日,在日本科学技术学术审议会上,审议通过了从2009年度开始的有关地震和火山喷发预报观测研究的5年计划《推进地震和火山喷发预报的观测研究计划(2009—2014)》。

1 计划制定背景与特点

1.1 计划制定背景

基于科学技术学术审议会建议的有关地震和火山喷发预报的观测研究“地震预报的新的观测研究计划(第2次)”与“第7次火山喷发预报计划”,从2004年度开始的5年计划到本年度(2008)结束。

学术审议会上对地震预报观测研究计划与火山喷发预报计划的进展情况进行了评估,判断仍有必要继续推进其研究计划,于是在2007年6月审议新制定的计划,2008年7月17日科学技术学术审议会审议通过。

1.2 本计划的特点是将两个计划综合为一个计划

基于已实施计划的成果,为继续深入地推进地震预报观测研究和火山喷发研究,决定于2009年度开始实施为期5年的地震预报的新的观测研究计划。特别是基于过去基础观测的研究和观测的成果,特定推进目标更为明确的进行“预测系统开发”的计划。

具有共同地球科学背景的地震、火山现象,应综合推动地震和火山的观测研究,通过有效应用稠密的地震、地壳变化观测网等的研究资源,实施更有效的研究。

2 地震、火山喷发预报研究已取得的成果与今后展望

2.1 研究进程

地震预报研究从1965年开始,火山喷发预报研究从1974年开始,根据当时的文部省测地学审议会建议的计划,在大学和有关部门的协助合作下开展,现在仍在综合地加以推进。

现行的两个5年计划(地震和火山)于2008年均结束,所以,于2007年开始对这两个计划实施状况等进行总结检查和外部评价。

2.2 对现状的基本认识

日本是世界上多地震和火山的国家,要实现灾害时保护国民生命财产安全和实现安全的、安心的社会,这是国家的基本责任。

在日本列岛周边,由于海洋板块的俯冲运动,常发生巨大地震,而且由于岩浆活动形成存在发生地震和火山现象等的共同的地球科学背景。

2.3 地震预报研究成果

验证到地震发生前的凸凹模式的有效性取得进展。

关于板间地震,在从东海到西南日本的菲律宾,在板块深部边界发现短期慢滑和低频微动的同时发生。

关于内陆地震的发生准备过程,对由于地壳、地幔的不均质粗粘性、塑性变形,广域应力向特定断层区域集中的机理的理解进一步加深。

完成了日本列岛区域地壳活动预测模拟模式的原型,再次发现巨大地震发生的周期性特征。

2.4 火山喷发预报研究成果

在2004年浅间的火山喷发时,通过多项观测,成功地掌握了岩浆向火山体贯入等喷发前兆性变化特征,存在岩浆供应系、热水系模式化的火山。

从已有观测数据掌握了喷发的前兆性流体移动的可能性。

关于活火山,基于活动性的把握,引入火山活动的标准(向目前喷发警戒水准转变)。

2.5 今后展望

2.5.1 地震预报、火山喷发预报的综合研究

地震发生和火山喷发的原因是海洋板块向日本列岛下俯冲时产生的地壳、上地幔构造不均匀和力学、化学的不稳定,这些地震和火山喷发现象具有共同的场,有必要进行综合性研究。

2.5.2 地震预报研究

地震预报研究的目标是探讨地震现象,构筑基于模式的综合预测模拟和监探的综合预报系统,定量预测地震是何时、何地、发生何种程度。

目前目标的预报率,对板间大地震的场所和规模的预测,可做到一定的预测阶段;对于时间预测,一般还处于长期预测的阶段。

对于板间地震,将观测数据纳入到预测模拟模式中(数据同化)的研究是重要的。对于内陆地震,为开发预测模拟模式,构筑物理模式是必要的。

对于海洋板块内地震,为构筑物理模式,统一理解伴随板块俯冲发生的各种过程是必要的。

2.5.3 火山喷发预报研究

火山喷发预报研究的目标是基于观测数据和喷发的物理化学模式,预测喷发的时期、场所、规模、样式和过程。

目前目标达到的程度,对于已采取适当的观测性的火山,喷发时期可达到某程度预测的阶段。预报喷发过程,目前仍很困难。

今后,要强化火山监视观测网,重点监视火山喷发可能性高的地区。通过绘制包括预测的喷发的前兆现象和活动过程的喷发序列来开展评价火山活动的现状。

综合推进基础研究所取得的模式和喷发序列的监测结果,构筑对火山活动进行定量评价的预测系统。

2.5.4 推进计划的体制

健全有组织地推进整体计划的体制并进一步完善评价体制。

为了理解地震、火山现象并预测其发生,需要进行长期的持续的观测和研究。这样的话,就要建设并完善实现其观测和研究的观测网,培养年轻研究人员。

要将大学观测网和基础观测网协调,需要进一步重点加强大学承担的观测研究。

3 制定本计划的方针和实施内容

3.1 推进计划的基本思路

地震和火山喷发是一种具有相同地球科学背景的自然现象,应用测地学、地震学手段方法开展共同的观测研究,对于这些现象的理解和研究是有效的。

通过应用世界上独一无二的稠密的地震、地形变观测网等研究资源,有效地应用于地震现象和火山现象的观测研究中,实施有效的高效率的研究。

地震和火山喷发两者预报研究的战略和达成率是不同的,根据各自的特征设定达成率评价的可能的具体目标,目标可以阶段性有计划地推进达到。

基于这些情况,为了发展现计划的成果和深入推进地震预报研究和火山喷发预报研究,就将这两个计划进行综合的发展,决定于2009年度开始这5年期的计划。

3.2 推进4大支柱项目研究

在该计划中,重点研究预测系统的开发,以下4项目为支柱,应推进:

(1)进一步促进监测系统的发展,应用其数据,开发可开展地震和火山喷发现象过程预测的预测系统,为预测地震和火山现象应开展的预测研究。

(2)开展作为预测系统基础的“为阐明地震和火山现象应开展的观测研究”。

(3)有助于地震和火山喷发预报的“新观测技术开发可有效推动计划的体制和观测研究项目”。

(4)应立项推进广泛协调机制,强化向社会提供有效成果等的“计划体制”。

4 本计划的基本方针和实施内容

这次制定的计划,基于前述基本思路和成果,应遵循以下基本方针实施。

4.1 为地震和火山现象预测应推进的观测研究

通过把握地壳和地幔孕育发展的过程,基于预测模拟模式中的数据同化,预测地壳活动;基于喷发系列,预测火山活动。

4.1.1 提高地震和火山现象的监测系统水平

通过日本列岛全域建设完善的观测网,准确地监视地震活动、地壳变化和火山活动,收集对预测有效的信息。

在大地震发生和火山喷发可能性高的地区,进一步建设完善监视观测项目的多项目化,观测点的高密度化和观测数据的实时处理系统。

4.1.2 构筑地震和火山现象的预测系统

(1)地震发生预测系统

开发能将监视观测数据纳入预测模拟模式的手段方法,试通过数据同化实验进行预报。

为确立可以评价时空的高分辨率的地震活动的手段方法,开展地震活动预报手段方法研究和构筑评价及验证其妥当性的机制。

(2)火山喷发预测系统

基于地质调查分析阐明喷发过程等,绘制喷发序列。基于监视观测数据进行火山活动评价;基于喷发序列预测火山活动的过程。

(3)构筑地震和火山现象的数据库

在构筑日本列岛及其周边地区的地震和火山现象的基础数据库的同时,努力使数据流通,进而综合信息,应用于地壳活动预测模拟中。

4.2 为阐明地震、火山现象应推进的观测研究

为正确理解地壳和地幔中发展着的诸过程和使其模式化,要推进基础性观测研究。

4.2.1 日本列岛及其周边地区的长期、广域的地震与火山现象

研究清楚日本列岛及其周边地区长期的板块运动及其伴随产生的应力场,阐明上地幔水供给、输送过程和岩浆的生成、上升机制。

阐明包括岩浆等地壳流体分布在内的广域地壳和上地幔构造。

为正确评价作为地震现象和火山现象两者共同原因的板块运动的影响,推进地震活动和火山活动之间相互作用的研究。

为了解地震发生周期,阐明凸凹和断块的破裂形态的历史活动过程。同时,阐明长期性内陆地壳应变的时空分布。

4.2.2 地震和火山喷发前的孕育准备过程

(1)地震孕育准备过程

对于板间地震,提高凸凹分布的推定精度,推进凸凹区域固有地壳和地幔性质的研究,提高凸凹模式水平。

高精度地把握板块边界面上发展的非地震性滑动的时空变化,促进对凸凹间相互作用的理解。

关于内陆地震,构筑应变集中带的形成、发展和地震发生前过程的定量性模式。

详细研究板块内震源分布和地震波速度构造,阐明流体在地下深部的分布与活动。

(2)火山喷发准备过程

为阐明岩浆上升、蓄积过程,实施多项目的观测和探查,把握火山体构造和岩浆供给系统及火山体浅部的火山流体的状态和变化。

通过地质调查和岩石学研究,复原高精度的喷发履历,把握喷发的演变和岩浆供应系的变迁。

4.2.3 地震发生的前兆、破裂过程和火山喷发过程

(1)地震发生前兆过程

将地震前兆性地壳和地幔的诸过程定位为地震发生前兆过程,弄清楚其发生机制,评价特定前兆过程处于地震准备过程或临震前过程的哪个阶段。

(2)地震破裂过程和强震动

为理解大地震的断层面的不均一性和动态破裂特性及强震动、海啸的生成过程,基于震源分析和震源物理,进一步推进破裂过程的研究。

(3)火山喷发过程

以高时空分辨率阐明火道浅部喷发过程的详细情况,进行喷发喷火的模式化,同时了解支配喷发过程的多样性的因素。

(4)地震发生和火山喷发的基本过程

关于地壳、上地幔构成物质的变形、破裂,应用实验和理论手段方法,阐明其物理的化学的基本过程。

为构筑火山喷发模式化,阐明岩浆分化、发泡、脱气过程,构筑岩浆上升的数值模式。

4.3 开发新的观测技术

通过开发新的观测技术和对原有技术的改造提升,促进深刻理解地震和火山现象。

(1)开发和提高海底观测技术

为稳定地取得地震和火山喷发预报有用的数据,进一步提高海底地壳变化观测技术和地震观测技术,开发实时可利用的海底各种观测数据的系统。

(2)提高利用宇宙技术等水平

提高利用GPS和卫星搭载合成同步雷达(SAR)等宇宙测地技术的分析技术水平,实现以更高精度的面上把握地震和火山活动的遥测手段方法。

(3)提高观测技术水平

推进开发监测地下状态的技术、传感技术、观测网络技术等使数据在量和质上增大增强的技术。

在地震活动性孕育地区和喷发活动区域附近,在电源、通信条件环境等不充足场所,为取得有效数据,要进一步提高传感技术和网络技术水平。

为避开气象变化引起的扰乱和人工的干扰,取得高质量的数据,开发大深度深井计测技术。

4.4 强化有计划的推进体制

(1)完善推进计划的体制

担当实施本计划的各大学和有关部门,在与各自机能相应的任务作用分工和密切合作联络下,确立有组织的推进整体计划的体制,并充实评价体制。

本计划实施的内容,应纳入地震本部策划制定的新综合基本策略中。

为火山监视观测网的建设完善和火山观测研究的充实,强化火山喷发预报联络会机能。

(2)强化基础观测研究体制

为推进长期的持续的基础观测研究,应超越各个法人的权限,争取全国国立私立大学研究者合作,形成基地实施观测研究。

推进与工程学和人文社会科学等基地研究领域的共同研究。

(3)实施计划的预算措施

国家、各大学和有关部门按照该计划,深入推进地震预报研究和火山喷发预报研究,采取预算、人才方面的适当措施是不可缺少的。

实现该计划的长期预测和阶段性预报,对萌芽性研究和基础性基本研究等,更希望在预算上给以特别考虑。

(4)确保人才,特别培养年轻研究者

为实现地震和火山喷发预报这一最终目标,长期性观测研究是必要的,培养担负这些观测研究的人才更是不可缺少的。确保研究者的发展渠道和分析研究年轻研究者的支援策略,努力确保大学院校研究生等人才资源。

(5)推进国际共同研究和国际合作

为有效地积累地震和火山喷发的事例,进行多样化地震和火山活动的比较研究和紧急时国际共同调查研究的研究成果与适应的交流交换体制是必要的。

通过推进国际共同研究、研究者的交流等取得的研究成果,进行普及和发布,完善紧急调查体制、观测数据持续的交换和技术创新等。

(6)研究成果提供给社会

研究成果的普及,对提高防灾意识和防灾对策是重要的,有组织地推进地震火山的普及活动。

为有助于减轻地震和火山喷发灾害,应努力提高信息和报导发表内容的质量,并能准确迅速地提供。

译自:日本本部新闻(「地震本部ニユース」),平成20年(2008年)9月号(p.8～p.9)

原题:地震及び火山噴火予知のための観測研究計画の推進について(建議)。平成20年7月17日,科学技術·学術審議会

内阁府防灾信息网站(内閣府防災情报网址):http:∥www.bousai.go.jp/1info/yosan.htm l

文部科学省网站(文部科学省ホームページ):http:∥www.mext.go.jp/

(译者电子信箱,刘江斌:ljbjs@126.com)

P315;

A;

10.3969/j.issn.0235-4975.2011.07.004

2010-11-29。